КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, МОЩНОСТЬ И ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ: РАЗЛИЧИЯ И ВАЖНОСТЬ
Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется крутящим моментом, мощностью и оборотами двигателя автомобиля, чем различаются между собой показатели, а также, какой параметр считается наиболее важным. Кроме того, расскажем про то, каким образом высчитывается показатель мощности силовой установки, который отражается в лошадиных силах, как определяется крутящий момент за единицу времени и чем характеризуются обороты двигателя транспортного средства. В заключении поговорим о том, для чего автовладельцам необходимо знать показатели мощности, крутящего момента и оборотов мотора машины и как влияют данные параметры на эффективность работы силовой установки того или иного транспортного средства.
Довольно многих автолюбителей, вот уже который год мучает насущный вопрос, касающийся отличий между такими показателями, как мощность и крутящий момент двигателя автомобиля. В чем же отличия этих показателей мотора ? Что из них важнее ? Большинство из нас привыкли выбирать автомобиль опираясь только на лошадиные силы, а крутящий момент, как правило, не учитывается, но это не всегда правильно. Большое количество водителей порой даже не знают, какое количество оборотов в их машине максимальное. Заметим, что все основные технические характеристики силовой установки своей машины, к которым относятся мощность, крутящий момент и обороты двигателя просто необходимо знать, а также понимать что они означают. А для чего это нужно мы и поговорим в нашей статье.
Сегодня в сети Интернет можно найти большое множество различных понятий и описаний таких показателей, как крутящий момент, мощность и обороты двигателя, но все они довольно сильно запутаны. В нашей статье мы постараемся разобрать данные показатели наиболее доступным языком и использовать наглядные формулы, чтобы кроме слов у нас в понимании отложились наглядные примеры этих достаточно важных параметров любой силовой установки. Справочно заметим, что мощность и крутящий момент являются такими показателями мотора, которые друг без друга в принципе существовать просто не могут. Поэтому данные показатели, в какой то степени даже дополняют друг друга, так как одна характеристика напрямую зависит от второй.
1 . МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ: ПОНЯТИЕ И КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ
Мощность любой силовой установки измеряется в лошадиных силах или киловаттах ( Ватты/Вт ). Справочно заметим, что также в Ваттах мы измеряем мощность домашней лампочки накаливания, которая установлена в светильнике. А куда же делись лошадиные силы , могут задать вопрос многие автолюбители? А все довольно просто, исторически так сложилось, что первоначально перевозимые грузы, которые переносили лошади на определенное расстояние сопоставлялись с единицей времени. Затем было установлено, что одна лошадь способна генерировать электрический ток от динамомашины, причем за 1 секунду ею выдавалось около 735 Ватт или 75 килограмм на 1 метр высоты за секунду времени. Таким образом, при переводе Ватт в лошадиные силы получается следующее, что 1 Киловатт равняется 1000 Ваттам, а 1000 Ватт в свою очередь – это 1,36 лошадиной силы. Поэтому 1 киловатт мощности мотора всегда равен 1,36 лошадиной силы.
На сегодняшний день не все автопроизводители указывают мощность силовых установок в лошадиных силах. К примеру немецкие автомобильные производители зачастую указывают мощность в киловаттах. Поэтому, когда мы видим в технических характеристиках автомобиля мощность мотора, прописанную в киловаттах, то чтобы получить привычные лошадиные силы, необходимо просто первую величину поделить на число 1,36 . В том случае, если нужно наоборот из лошадиных сил получить киловатты, то мы просто лошадки умножаем на число 1,36 .
Очень важно учитывать тот момент, что мощность бензинового или дизельного двигателя является величиной не постоянной. Так например, если в характеристиках нашего мотора указан показатель в 125 лошадиных сил, а другая силовая установка обладает 115 лошадиными силами, то по логике первая силовая установка должна обогнать по скорости вторую, за счет большей мощности, но это совсем не так. Потому что не всегда в скорости важна мощность мотора, необходимо еще учитывать такой параметр, как крутящий момент двс и расстояние дистанции. Мощность любого двигателя меняется в зависимости от оборотов мотора. Номинальная величина мощности, как правило, указывается при определенных максимальных оборотах силовой установки. Например многие современные машины получают свою номинальную мощность при 5000-6000 оборотов в минуту. Таким образом, например 125 лошадиных сил получаются при 5500 оборотов в минуту, а при тех же 3000 оборотов в минуту, мощность может быть уже почти в 2 раза меньше от максимальной.
Вот поэтому, когда мы видим в документации на свой автомобиль ту или иную величину мощности двигателя, то мы должны понимать, что этот показатель получен на максимальных оборотах мотора. Что касается бензиновых силовых установок, то на 1500-2000 оборотах в минуту, мощность снижается в несколько раз. Поэтому, чтобы из бензинового мотора выжать, как можно больше лошадей, необходимо очень активно работать педалью газа и селектором механической коробки передач. Например, чтобы произвести резкое ускорение в процессе обгона, то перед этим действием, желательно держать бензиновым двигателем около 4500-5000 оборотов в минуту. Вот поэтому довольно часто, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, водителю приходится понижать передачу в трансмиссии. Справочно заметим, что ни один двигатель на планете не может сразу же раскрутиться до необходимой величины, на это требуется определенный временной интервал и вот здесь на помощь силовой установке приходит такой показатель, как крутящий момент.
2 . КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВИГАТЕЛЯ: ПОНЯТИЕ И КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ
Теперь мы понимаем, что мощностью двигателя является вырабатываемая энергия силовой установкой в процессе ее функционирования. Какая же связь одного показателя с другим ? Что ни есть прямая, так как именно вырабатываемая мотором энергия преобразуется в крутящий момент на коленвале двигателя автомобиля. Такая энергия у автомехаников называется выходной. Затем энергия изменяется в трансмиссии с помощью необходимых передаточных чисел шестерен и потом передается на приводную ось или ведущий мост с колесами транспортного средства.
Таким образом, сам по себе крутящий момент говоря простым языком, как бы толкает автомобиль в механическом плане, а мощность измеряемая в киловаттах или лошадиных силах именно создает такой момент. Дело в том, что тронуться с места и поехать сможет даже самый маломощный мотор, так как для этого много мощности совсем не требуется, благодаря работающим передаточным числам, которые оптимально подобраны в коробке передач того или иного транспортного средства.
Однако тронутся с места и поехать этого недостаточно, чтобы обладать хорошей скоростью во время движения. Мало кому захочется ехать со скоростью в 30-40 километров в час, ведь хочется еще и разгоняться иногда. Вот для этого и требуется крутящий момент, которого будет оптимально хватать при всех скоростных диапазонах. Необходимый крутящий момент достигается с помощью нужной мощности силовой установки и оптимальным подбором шестерен в коробке передач и приводе, а также в мостах, при их наличии в автомобиле.
Итак крутящим моментом является сила, которая умножена на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель автомобиля для преодоления сопротивлений движению в тот или иной временной интервал. Крутящий момент всегда измеряется в ньютонах, а величина рычага в метрах. В аббревиатуре показатель крутящего момента отражается в виде произведения “ HхM ” ( Ньютон на метр ), то есть это сила с которой 0.1 килограмма давит на конец рычага (поршень) мотора с длиной в 1 метр. Как мы знаем функции рычага в силовой установке всегда играет кривошип коленвала, через который осуществляется крутящий момент. Стоит также понимать, что длина кривошипа зачастую не равняется 1 метру, однако исконно принято вычислять данную величину исходя из таких характеристик.
От крутящего момента напрямую зависит время достижения двигателем максимальной мощности, а следовательно период разгона с общей динамикой во время движения и набора скорости. Крутящий момент, чем то похож на величину, которая собирает все доступные двигателем лошадиные силы в единое целое, а затем за счет их просто раскручивает силовую установку. Причем, чем больше соберет лошадей в единое целое показатель, тем быстрее раскрутится двигатель и ускорится транспортное средство.
3 . ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ: ПОНЯТИЕ И КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ
Следующим, также не менее важным показателем любого бензинового или дизельного мотора является параметр оборотов силовой установки. Дело в том, что максимальный крутящий момент способен образовываться при разных оборотах двигателя. Например, как мы говорили ранее, на бензиновом моторе максимум достигается на 5-6 тысячах оборотов в минуту, а на дизельном двигателе уже на 3-3,5 тысячах оборотов в минуту. Чтобы тому или иному типу силовой установки выйти на нужную величину оборотов, необходимо затратить определенный промежуток времени.
По мнению специалистов по обслуживанию и ремонту автомобилей, считается намного лучше для машины, если силовая установка развивает максимальный крутящий момент, как можно раньше, например на 1750-2000 оборотов в минуту. Дело в том, что если двигатель развивает крутящий момент, как говорится на “низах”, то времени на его раскрутку понадобиться намного меньше, следовательно транспортное средство намного быстрее сможет набрать нужную скорость.
Таким образом, отвечая на наш вопрос , который мы задали в начале нашей статьи: “ Какой показатель двигателя самый важный ?”, отметим то, что все величины стоят на одной ступени, как мощность с крутящим моментом, так и обороты мотора. Почему важны все показатели ? Потому что, благодаря тем же оборотам достигается определенная величина крутящего момента и чем они ниже, тем лучше для машины, так как двигатель сможет раньше выдать максимальную мощность.
4 . КАКОЙ ПОКАЗАТЕЛЬ МОТОРА НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЙ?
Как мы сказали ранее, однозначно выделить самый важный показатель силовой установки из вышеописанных просто не представляется возможным, так как все они напрямую зависят и дополняют друг от друга. Например крутящий момент позволяет нам быстрее развить максимальную мощность на той или иной величине оборотов мотора. Если рассматривать дизельную силовую установку, то она просто не сможет крутиться на максимальных оборотах бензинового мотора, поэтому ее максимальная мощность на пике будет ниже.
Вот поэтому зачастую дизельные двигателя устанавливаются на коммерческий транспорт, так как им не нужна высокая скорость, но очень важна тяга, причем на низких оборотах. Или другая ситуация, для любителей резких стартов с места идеально подойдут моторы с турбонагнетателями, которые способны раскручиваться до 9000 оборотов в минуту и выстреливать пулей с места.
Хотя, что касается того, какие двигатели лучше бензиновые или дизельные, то это довольно субъективный выбор. Справочно заметим, что на сегодняшний день технологии в двигателестроении достигли таких высот, что бензиновые моторы по некоторым показателям стали очень похожи на дизельные. Таким примером могут быть инновационные моторы от компании Mazda поколения SkyActiv, которые сейчас устанавливаются на большинство моделей автопроизводителя. Чем же похож SkyActiv на дизельный мотор ? А похож он увеличенной степенью сжатия, которая значительно приближена к дизельному агрегату, однако при этом он все равно бензиновый с высокими оборотами.
Таким образом, новые бензиновые моторы кроме схожей степени сжатия с дизельными силовыми установками уже имеют и почти одинаковый крутящий момент. По мнению большинства специалистов, будущее в двигателестроении именно за такими инновационными моторами, как SkyActiv. Справочно заметим, что мы не берем в расчет по всем вышеописанным показателям гибридные, а также силовые установки электромобилей, так как их величины порой превосходят показатели бензиновых и дизельных агрегатов, причем вместе взятые.
Подводя итог вышесказанному хочется напомнить, что мощность двигателя определяет максимальную скорость автомобиля, а крутящий момент в свою очередь отвечает за то, как быстро силовая установка сможет достигнуть эту мощность. Поэтому, если в нашем автомобиле высокий крутящий момент, то не стоит думать, что он будет быстрее другой машины, в котором он ниже, так как мотор может проигрывать в частоте вращения. Таким образом, крутящий момент, как бы толкает транспортное средство вперед, а мощность данный момент создает. Поэтому стоит покупать лошадиные силы, а передвигаться на крутящем моменте.
Как повысить мощность двигателя и зачем это нужно?!
Мощность двигателя — одна из основных характеристик автомобиля, которая определяет количество произведенной им работы. Она определяет, какой вес (включая собственный), с какой скоростью и на какое расстояние сможет переместить автомобиль за определенный промежуток времени. Следовательно крупногабаритные и высокоскоростные машины должны иметь двигатели с большей мощностью. Добиться этого можно различными способами, о которых и пойдет речь далее.
На что влияет мощность и для чего ее увеличивать.
Говоря о мощности ДВС (двигателя внутреннего сгорания) нельзя обойти стороной такой динамический параметр, как крутящий момент. Тут же следует вспомнить, что мощность — это фактически крутящий момент, умноженный на обороты коленчатого вала. Зная теорию, становится очевидно, что изменить ее можно либо увеличив крутящий момент, либо обороты двигателя.
Мощность мотора определяет максимальную скорость разгона автомобиля.
Во втором случае неизбежно возникают силы инерции, что приводит к разрушению подвижных деталей двигателя, и такой способ мало применим на практике. В свою очередь, чтобы изменить крутящий момент, можно сделать больше расстояние от центра коленвала до центра шатунной шейки (плечо рычага) или увеличить силу давления отработавших газов на поршень.
При изменении геометрических параметров рычага становятся больше и габариты мотора, что также не всегда допустимо. Остается вариант с изменением силы. Решается такая задача двумя путями: увеличением расхода топлива или более эффективным его использованием.
Основные методы повышения мощности мотора.
Увеличение объема цилиндров и степени сжатия.
Изменение объема двигателя — достаточно распространенный и простой способ. Он может быть реализован сразу несколькими решениями:
- Растачивание цилиндров с последующей установкой поршней большего диаметра. Очень важно, чтобы все цилиндры были расточены одинаково.
- Замена прокладки ГБЦ на более тонкую.
- Стачивание головки блока цилиндров.
Любые слесарные работы по изменению параметров мотора должны проводиться только опытным специалистом. Также следует понимать, что подобные процедуры, так или иначе, являются вмешательством в конструкцию и влияют на работу и срок службы двигателя.
Замена деталей мотора.
Установка облегченных деталей взамен заводских позволяет сделать работу двигателя более быстрой, а следовательно, возрастает эффективность. Как правило, меняются маховик, поршни и кольца. Более легкий маховик вращается быстрее и позволяет повысить мощность до 4% от исходной. Обратная сторона медали — нестабильный холостой ход. Легкому маховику не хватает инерции. Облегченные поршни и кольца представляют собой цельные кованые конструкции, которые не только ускоряют работу двигателя, но и отличаются более высокой прочностью.
Главными недостатками этого способа является высокая стоимость альтернативных деталей, а также сложность самого процесса замены.
Для повышения лошадиных сил двигателя нередко меняют и распредвалы. В зависимости от типа валов это позволяет увеличивать мощность только на низких или высоких оборотах, или независимо от режима работы двигателя.
«Нулевой» воздушный фильтр и «прямоток».
Прямоточная система выхлопа позволяет повышать мощность двигателя до 5%, однако, в результате существенно увеличивается шум. Суть способа заключается в уменьшении сопротивления отработавших газов, что позволяет двигателю экономить энергию на их вывод. Вместо этого последняя направляется на коленвал, заставляя его работать интенсивнее.
Благодаря оснащению двигателя турбиной, можно повысить количество топлива, подаваемое в цилиндры и обеспечить его полное сгорание. Достигается это за счет того, что компрессор осуществляет нагнетание большего потока воздуха в цилиндры, и процесс сжигания топливовоздушной смеси становится более быстрым. Работа двигателя становится более эффективной, а в ряде случаев можно изменить характеристики практически вдвое. Недостатком этого метода является дороговизна как самой турбины, так и услуг по ее установке.
Установка баллона с закисью азота NOS
Это достаточно опасный и дорогостоящий способ. Установка закиси азота применяется на легковых автомобилях и позволяет увеличить мощность в несколько раз. Метод основан на том, что при повышении температуры закись азота распадается на частицы азота и кислорода, что позволяет насыщать топливовоздушную смесь кислородом до 31%. При увеличении количества подаваемого топлива увеличивается и мощность двигателя.
Выбирая этот способ, важно понимать, что такой режим для самого мотора является достаточно тяжелым, а потому при постоянном использовании существенно падает его ресурс.
Один из наиболее простых способов, не требующий дополнительных затрат или замены деталей — это установка новой прошивки блока управления двигателя. Как правило, производители сознательно снижают рабочие характеристики мотора, дефорсируют его. Делается это по целому ряду причин. Например, если нужно увеличить экологические показатели двигателя или попасть в рамки транспортного налога. Замена программного обеспечения может повысить мощность мотора до 15% от исходной. С другой стороны, необходимо быть уверенным в качестве новой прошивки и правильности ее установки.
Рассматривая способы увеличения мощности двигателя, следует уделить внимание и косвенным факторам. Например, таким, как использование топлива более высокого качества, применение менее вязкого масла, уменьшение собственного веса автомобиля и замена комплектующих (свечей зажигания и т.д.) на более качественные.
Если говорить о присадках для топлива и различных омагничивателях, то их эффективность крайне низка, а зачастую и вовсе равна нулю. Любые заверения производителя таких средств увеличить мощность на 50% и более не имеют экспертного подтверждения и в профессиональной сфере воспринимаются исключительно как обман потребителя.
Следует сказать, что изменение заводских характеристик мотора автомобиля неизменно влечет за собой необходимость доработки систем выхлопа, охлаждения, торможения, сцепления и т.д. Также более высокие нагрузки непременно скажутся на КПП и ходовой части автомобиля, а значит, потребуется уделить внимание и их усилению.
